消費者期望驅(qū)動著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)計的發(fā)展

　　未來一年中，蜂窩通信、醫(yī)療成像、消費娛樂以及其它一些終端市場對性能不斷增加的需求將催生一種新型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換架構(gòu)，即連續(xù)時間∑-Δ架構(gòu)(CTSD)，該架構(gòu)在不犧牲速度的條件下提供了優(yōu)異的分辨率。在許多重要的終端應(yīng)用中都將受益于這種架構(gòu)的優(yōu)點。例如，蜂窩基站可以捕獲較寬的頻譜，同時還能保持出色的分辨率，以便能夠在有超強信號時對其他微弱的信號進行捕獲。這樣一來，將降低手機用戶在更廣的區(qū)域里的掉話率。

　　的確，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器在非常廣泛的電子系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，而且這個范圍還在不斷擴大。無論是醫(yī)療成像、工業(yè)還是消費電子領(lǐng)域，從數(shù)字X光機到高清電視、GPS設(shè)備以及游戲機，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器都能提升終端用戶的體驗。

　　過去，業(yè)界采用了各種的模數(shù)轉(zhuǎn)換架構(gòu)，這些架構(gòu)要么提供不錯的分辨率，要么提供更高的轉(zhuǎn)換速度(或采樣率)。換句話說，這里面都隱含著一個假定，即利用同一ADC同時實現(xiàn)極高的分辨率和超高速度是不可能的。例如，當(dāng)今最快的ADC，采樣率可以達(dá)到1 GHz到2GHz，但分辨率通常限制到8位。另一方面，能夠提供18位乃至24位分辨率的轉(zhuǎn)換器，其采樣率卻只能達(dá)到1MHz到2MHz，對于24位ADC甚至更低。

　　如今的ADC：在速度和分辨率之間進行折衷

　　在CTSD架構(gòu)出現(xiàn)之前，系統(tǒng)工程師都有明確的一系列選擇。當(dāng)采樣率超過幾MHz時，他們將選用流水線型ADC，此類ADC采用多級架構(gòu)，各級連續(xù)、并行地進行一位到數(shù)位的采樣。在某個特定時鐘的每個周期的末尾，某指定級的輸出將傳遞到下一級，從而將新數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到該級。通過將各級得到的數(shù)據(jù)位聯(lián)接到一起就得到最終的多位結(jié)果。

　　過去的幾年里，設(shè)計師推動了流水線架構(gòu)的采樣速度和分辨率的提高。如今已經(jīng)可以獲得采樣率從幾MSPS到100MSPS以上，分辨率從8位到16位的轉(zhuǎn)換器。根據(jù)研究機構(gòu)Databeans公司的調(diào)查，在整個ADC市場上，流水線型ADC應(yīng)用最廣泛，高達(dá)40%，其應(yīng)用范圍從CCD成像、超聲波醫(yī)療成像系統(tǒng)到蜂窩基站，以及像HDTV這類的消費數(shù)字視頻應(yīng)用。

　　另一方面，當(dāng)應(yīng)用需要更高分辨率、采樣率低于約10MSPS時，逐次逼近型(SAR)ADC通常是優(yōu)選方案。此類器件采用了二進制搜索算法來使信號收斂。為了處理快速變化的信號，SAR ADC具有采樣-保持(SHA)功能，這樣在轉(zhuǎn)換期間可以保持輸入信號不變。

　　SAR轉(zhuǎn)換器能夠提供8到18位的分辨率，而采樣率可以高達(dá)10 MSPS，廣泛用于要求低噪聲、低功耗和封裝緊湊的系統(tǒng)中。典型應(yīng)用包括工業(yè)控制，多通道數(shù)據(jù)采集，便攜式/電池供電的儀器等。該架構(gòu)能以中等速率高精度地處理數(shù)據(jù)，故在工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。

　　彌合性能差距

　　流水線型和SAR ADC在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器市場上繼續(xù)保持著重要地位，在未來的若干年中仍將如此。盡管它們各具不同特點，但這兩種廣泛應(yīng)用的ADC架構(gòu)都有性能上的不足。流水線型ADC架構(gòu)能夠在更高的帶寬上提供出色性能，而SAR ADC則在低噪聲和低功耗方面更勝一籌，迄今為止還沒有哪一種ADC架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)這兩種性能的完美結(jié)合。然而在移動基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療、視頻、儀器和測試測量的新興應(yīng)用中，要求ADC能同時實現(xiàn)這些性能。例如像MRI(核磁共振)系統(tǒng)這類的醫(yī)療應(yīng)用，就要求極高的分辨率，以便獲得更精密的診斷結(jié)果。此外，在所有的應(yīng)用中，低功耗特性也變得越來越重要。